KR101008303B1 - 인터컴 장치 및 이를 이용한 배선 시스템 - Google Patents

Abstract

하울링 현상을 효율적으로 방지하는 소형의 인터컴 장치가 제공된다. 이 인터컴 장치는 하우징; 전방 공기 챔버가 스피커의 전방 측에 정의되고 후방 공기 챔버가 스피커의 후방 측에 정의되도록 하우징에 수납되는 스피커; 그 집음면이 전방 공기 챔버와 대향하도록 배치되는 제1마이크로폰; 그 집음면이 하우징의 외부와 대향하도록 배치되는 제2마이크로폰; 및 신호 처리부를 포함한다. 스피커의 오디오 출력이 제2마이크로폰에 의해 수집되면, 신호 처리부는 제1마이크로폰의 출력 신호를 이용하여 스피커의 오디오 출력에 대응하는 신호 성분을 제2마이크로폰의 출력 신호로부터 제거한다.

인터컴 장치, 하울링, 전방 공기 챔버, 후방 공기 챔버, 집음면

Description

인터컴 장치 및 이를 이용한 배선 시스템{INTERCOM DEVICE AND WIRING SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 인터폰 시스템(interphone system) 등에 적합한 인터컴 장치(intercom device)와, 이를 이용한 배선 시스템에 관한 것이다.

종래, 건물 또는 가정의 떨어진 방 사이, 또는 입구 및 방 사이의 단거리 통화 수단으로서 인터폰 시스템이 널리 이용되고 있다. 대표적인 가정용 인터폰 시스템은 방의 벽면에 설치된 실내 인터컴 장치와, 입구의 벽면에 설치되고 전송선을 통해 실내 인터컴 장치에 접속되는 실외 인터컴 장치로 구성된다. 예를 들어, 실외 인터컴 장치는 방문자의 음성을 입력하기 위한 마이크로폰(microphone), 및 거주자의 음성을 출력하기 위한 스피커를 가진다. 실외 인터컴 장치를 동작시킴으로써, 방문자는 실내 인터컴 장치를 이용하는 거주자와 통화를 할 수 있다.

이러한 종류의 인터컴 장치에서는, 스피커가 마이크로폰 근처에 위치되어 있으므로, 스피커의 오디오 출력이 마이크로폰에 의해 수집되면, 하울링 현상(howling phenomenon)이 용이하게 발생한다는 불편함이 있다. 이러한 불편을 해결하기 위하여, 하울링 현상을 방지하기 위한 다양한 대책 및 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, 일본특허 제2607257호는 핸즈프리 전화기(handsfree telephone)로서 적합한 라우드스피커 통신 장치(300)를 개시하고 있다. 도 35의 (A)에 도시된 바와 같이, 이 통신 장치(300)는 스피커(SP) 및 1 쌍의 마이크로폰(M1, M2)을 가진다. 또한, 스피커(SP)의 오디오 출력이 마이크로폰(M1, M2)에 의해 수집될 경우에 야기되는 하울링 현상을 방지하기 위하여, 도 35의 (B)에 도시된 바와 같이, 통신 장치(300)는 또한 1 쌍의 증폭 회로(310, 320), 레벨-제어 증폭 회로(330), 지연 회로(340) 및 차동 증폭 회로(350)를 포함한다. 지연 회로(340)는 스피커(SP)에 더 근접하게 위치된 마이크로폰(M1)의 출력을 지연 시간만큼 지연시키며, 이 지연 시간은 음속(sound velocity)과, 마이크로폰(M1) 및 스피커(SP) 간의 거리(d1), 마이크로폰(M2) 및 스피커(SP) 간의 거리(d2)의 차이에 의해 결정된다. 레벨-제어 증폭 회로(330)는 증폭률이 d2/d1이 되도록 마이크로폰(M2)의 출력 레벨을 제어한다. 즉, 마이크로폰(M2)의 출력 레벨은 스피커(SP)의 오디오 출력에 대응하는 신호 성분에 대하여 마이크로폰(M1)의 출력 레벨과 실질적으로 동일해지도록 제어된다. 차동 증폭 회로(350)는 지연 회로(340)의 출력과 레벨-제어 증폭 회로(330)의 출력을 입력하여, 이 출력 사이의 차이에 대응하는 출력 신호를 제공한다.

상기 통신 장치에 따르면, 스피커(SP)의 오디오 출력에 대응하는 신호 성분은 차동 증폭 회로(350)에 의해 마이크로폰(M1, M2)의 출력으로부터 상쇄된다. 그러므로, 하울링 현상을 방지하면서 안락한 통신을 달성할 수 있다.

그러나, 도 35의 (A)에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로폰(M1, M2)은 스피커(SP)로부터 비교적 큰 거리만큼 이격되어 있으므로, 장치 자체의 크기가 커진 다는 또 다른 문제가 있다. 또한, 인터컴 장치는 벽면 등에 통상적으로 설치되므로, 인터컴 장치가 얇은 두께를 가질 것이 강력히 요청된다. 한편, 스피커가 과도하게 얇은 하우징에 수납될 경우, 스피커의 후방 측의 공간으로서 정의되는 후방 공기 챔버(chamber)의 용량이 감소하여, 스피커의 방사 음압(sound pressure)이 떨어지고 스피커의 최저 공진 주파수가 더 높은 주파수 레벨로 이동한다. 그 결과, 스피커의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱(electro-acoustic) 변환 효율의 열화가 발생할 우려가 있다.

이에 따라, 기존의 인터컴 장치는 하울링 현상의 방지뿐만 아니라, 장치 자체의 소형화, 음질, 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율에 있어서 많은 개선의 여지를 여전히 가지고 있다.

그러므로, 본 발명의 주요 관심은 하울링 현상을 방지하고 음질 및 효율에 있어서 개선을 달성할 가능성을 가지는 소형의 인터컴 장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 인터컴 장치는, 하우징; 스피커의 전면 및 상기 하우징의 내면에 의해 둘러싸인 공간으로서 전방 공기 챔버가 정의되고, 스피커의 후면 및 상기 하우징의 내면에 의해 둘러싸인 공간으로서 후방 공기 챔버가 정의되도록 상기 하우징에 수납되는 스피커; 집음면이 상기 전방 공기 챔버와 대향하도록 배치되는 제1마이크로폰; 집음면이 상기 하우징의 외부와 대향하도록 배치되는 제2마이크로폰; 및 상기 스피커의 오디오 출력이 상기 제2마이크로폰에 의해 수집되는 경우, 상기 제1마이크로폰의 출력 신호를 이용하여, 상기 제2마이크로폰의 출력 신호로부터 상기 스피커의 오디오 출력에 대응하는 신호 성분을 제거하도록 구성되는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제1마이크로폰은 스피커로부터 오디오 정보 출력을 용이하게 그리고 효율적으로 수집하므로, 신호 처리부에 의해 하울링 현상이 효율적으로 방지될 수 있다. 또한, 제1마이크로폰 및 스피커 사이의 거리가 짧아지므로, 인터컴 장치의 소형화를 가능하게 한다. 또한, 제2마이크로폰의 집음면이 하우징의 외부와 대향하므로, 스피커 및 제2마이크로폰 사이의 음향 결합이 하고, 제2마이크로폰은 스피커의 오디오 출력을 수집하기가 곤란해진다. 그 결과, 제2마이크로폰은 스피커로부터 더 근접하게 위치될 수 있다. 이에 따라, 하울링 현상을 방지할 수 있는 소형의 인터컴 장치를 제공하는 것이 가능하다.

하울링 현상을 더욱 효율적으로 방지하는 관점으로부터, 후방 공기 챔버는 스피커의 후면 및 하우징의 내면에 의해 밀폐된 공간인 것이 바람직하다. 또한, 제1마이크로폰의 집음면이 스피커의 진동판과 대향하도록 제1마이크로폰이 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제1마이크로폰 및 제2마이크로폰이 동일한 회로 기판 상에 장착되는 경우, 제1마이크로폰의 집음면이 전방 공기 챔버와 대향하고, 제2마이크로폰의 집음면이 하우징의 외부와 대향하도록, 회로 기판이 하우징의 외부 표면 상에 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 인터컴 장치를 더 소형화하는 관점으로부터, 제2마이크로폰은 스피커에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2마이크로폰은 하나의 기판 상에 장착되는 것이 바람직하다.

스피커의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율을 향상시키는 관점으로부터, 인터컴 장치는 그 하나의 단부에서 후방 공기 챔버와 통하는 개구를 가지고 다른 단부에서 폐쇄 단부를 가지는 음향 관을 가지는 것이 바람직하다. 다른 방안으로서, 인터컴 장치는 상이한 길이를 갖는 복수의 음향 관을 가질 수 있고, 각각의 음향 관은 그 하나의 단부에서 후방 공기 챔버와 통하는 개구를 가지고 다른 단부에서 폐쇄 단부를 가진다. 또한, 음향 관은 스피커의 오디오 출력의 음압 레벨의 증가가 필요한 희망하는 주파수 및 음속을 고려하여 결정되는 파장의 1/4의 홀수 배의 관 길이를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 음향 관은, 유한 배플 상에 장착될 것으로 추정되는 스피커의 최저 공진 주파수와 동일한 주파수와, 음향 관이 없는 후방 공기 챔버 상에 장착되는 스피커의 최저 공진 주파수 사이의 공진 주파수를 가지는 것이 바람직하다. 음향 관은 후방 공기 챔버의 내면을 따라 형성될 수 있다. 필요하다면, 흡음재가 음향 관의 개구에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관심은 전술한 인터컴 장치를 이용하는 배선 시스템을 제공하는 것이다. 즉, 배선 시스템은, 전력과 정보 신호를 전송하기 위하여 건물 구조물 내에 설치된 적어도 하나의 전송선과, 건물 구조물의 벽면에 장착되고 전송선에 접속되도록 하는 용도로 각각 구비된 복수의 기저부를 포함한다. 인터컴 장치는 기저부의 각각에 형성되는 제2커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 제1커넥터를 가진다. 배선 시스템은, 제1커넥터가 기저부 중의 하나의 제2커넥터에 접속되는 경우, 전송선을 통해 제공되는 정보 신호는 스피커 유닛으로부터 오디오 신호로서 출력되고, 신호 처리부의 출력은 전송선을 통해 송신되도록 인터컴 장치가 기능하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 하우징의 벽면에 설치되는 인터컴 장치에서는, 오디오 정보 뿐만 아니라 이미지와 같은 시각 정보를 디스플레이하기 위한 액정 디스플레이 등을 구비한 것이 최근에 실용화되고 있다. 이러한 인터컴 장치가 일단 벽면에 설치되면, 인터컴 장치의 레이아웃이 변경되어야 할 경우, 전기 배선 작업 뿐만 아니라 벽면에 대한 장착/수리 작업도 요구된다. 그러나, 일반 사용자가 스스로 그 작업을 행하는 것은 용이하지 않다. 또한, 기존의 인터컴 장치의 기능은 자체로 완성되고, 또 다른 기능을 부가하기를 희망하는 경우에는 새로운 타입의 인터컴 장치가 요구된다. 이러한 경우, 새로운 타입의 인터컴 장치의 구입 뿐만 아니라 전술한 장착/수리 작업도 필요해지므로, 이것은 이용자에게 비용의 측면에서 큰 부담이다. 본 발명의 배선 시스템은 이 점에 효과가 있다. 본 발명의 배선 시스템에 따르면, 인터컴 장치가 기저부에 분리 가능하게 접속 가능하므로, 배선 시스템이 인터컴 장치의 레이아웃 변경에 대해 큰 탄력성을 허용하고, 번거로운 수리 작업 없이 인터컴 장치를 대체하는 것을 용이하게 하는 장점이 있다. 이에 따라, 본 발명은 전술한 문제를 해결할 수 있는 배선 시스템을 제공한다.

본 발명의 배선 시스템의 바람직한 실시예로서, 배선 시스템은 기저부 중의 하나를 통해 전송선에 접속되도록 하는 용도로 구비되는 기능부를 더 포함하고, 기능부는 기저부의 제2커넥터 중의 하나에 분리 가능하게 접속 가능한 제3커넥터와, 인터컴 장치에 형성된 확장 커넥터를 가진다. 기능부의 제3커넥터가 기저부의 제2커넥터에 접속되는 경우, 또는 인터컴 장치의 제1커넥터가 기저부의 제2커넥터에 접속되고 기능부의 제3커넥터가 인터컴 장치의 확장 커넥터에 접속되는 경우, 기능부는, 전송선을 통해 제공되는 전력을 공급하기 위한 기능과, 전송선을 통해 제공되는 정보 신호를 출력하는 기능과, 전송선을 통해 정보 신호를 송신하는 기능 중에서 적어도 하나를 제공한다. 이 때, 제1커넥터 및 제3커넥터는 형상 및 배치에 있어서 규격화되어 있고, 제2커넥터 및 상기 확장 커넥터는 제1커넥터 및 제3커넥터의 규격화에 대응하여 형상 및 배치에 있어서 규격화되어 있는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 배선 시스템의 또 다른 바람직한 실시예로서, 배선 시스템은 기저부 중의 하나를 통해 전송선에 접속되도록 하는 용도로 구비되는 기능부를 더 포함한다. 기능부는 기저부의 제2커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 제3커넥터와, 인터컴 장치의 제1커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 확장 커넥터를 가진다. 기능부의 제3커넥터가 기저부의 제2커넥터에 접속되고, 기능부의 확장 커넥터가 인터컴 장치의 제1커넥터에 접속되는 경우, 기능부는, 기저부를 통해 전송선으로부터 제공되는 전력을 공급하기 위한 기능과, 기저부를 통해 전송선으로부터 제공되는 정보 신호를 출력하는 기능과, 기저부를 통해 정보 신호를 전송선으로 송신하는 기능 중에서 적어도 하나를 제공하고, 기저부 및 기능부를 통해 전송선으로부터 제공되는 정보 신호가 스피커 유닛으로부터 오디오 정보로서 출력되고, 신호 처리부의 출력이 기저부 및 기능부를 통해 전송선으로 출력되도록 인터컴 장치가 동작한다. 이 때, 제1커넥터 및 제3커넥터는 형상 및 배치에 있어서 규격화되어 있고, 제2커넥터 및 확장 커넥터는 제1커넥터 및 제3커넥터의 규격화에 대응하여 형상 및 배치에 있어서 규격화되어 있는 것이 특히 바람직하다.

전술한 배선 시스템에서는, 제1 및 제2커넥터는 기저부 및 인터컴 장치 사이에서 전자기 결합에 의해 전력 전송을 제공하고, 및/또는 제1 및 제2커넥터는 기저부 및 인터컴 장치 사이에서 광 결합에 의하여 신호 전송을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 추가적인 특징과 그에 따라 달성되는 장점은 이하에서 설명되는 발명을 수행하기 위한 최선의 실시예로부터 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인터컴 장치의 사시도이다.

도 2는 인터컴 장치의 단면도이다.

도 3은 인터컴 장치의 음성 처리부의 회로도이다.

도 4는 인터컴 장치의 마이크로폰 기판의 단면도이다.

도 5는 마이크로폰 기판에서 채용되는 베어 칩(bare chip)의 단면도이다.

도 6의 (A)는 마이크로폰 기판의 간략화한 평면도이고, 도 6의 (B)는 마이크로폰 기판의 간략화한 회로도이다.

도 7은 마이크로폰 기판의 임피던스 변환 회로의 회로도이다.

도 8은 인터컴 장치의 신호 처리부의 회로도이다.

도 9의 (A) 및 (B)는 신호 처리부의 신호 파형을 도시하는 도면이다.

도 10의 (A) 및 (B)는 신호 처리부의 추가적인 신호 파형을 도시하는 도면이 다.

도 11의 (A) 및 (B)는 신호 처리부의 또 다른 신호 파형을 도시하는 도면이다.

도 12의 (A) 내지 (C)는 신호 처리부의 또 다른 신호 파형을 도시하는 도면이다.

도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 인터컴 장치의 단면도이다.

도 14의 (A) 내지 도 14의 (C)는 제2실시예에 따른 인터컴 장치의 또 다른 하우징의 단면도 및 평면도이다.

도 15는 스피커의 음성 성분의 상쇄량의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다.

도 16은 스피커의 방사 음압의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다.

도 17은 이상적인 배플 판(baffle plate)을 이용하는 인터컴 장치의 단면도이다.

도 18은 음향 관을 가지는 인터컴 장치와, 음향 관을 가지지 않는 인터컴 장치의 음압 특성을 도시하는 그래프이다.

도 19는 음향 관을 가지는 하우징의 변형을 도시하는 간략화한 단면도이다.

도 20은 복수의 음향 관을 가지는 하우징의 간략화한 단면도이다.

도 21은 흡음재(sound absorbing material)를 가지는 하우징의 평면도이다.

도 22는 본 발명의 제3실시예에 따른 인터컴 장치를 이용하는 배선 시스템의 개략도이다.

도 23은 배선 시스템의 기저부의 개략적인 회로도이다.

도 24는 기저부의 후방 사시도이다.

도 25의 (A)는 기저부의 게이트 하우징 및 주 하우징을 도시하는 사시도이고, 도 25의 (B)는 게이트 하우징의 모듈 포트의 평면도이다.

도 26은 스위치 박스 상에 기저부를 장착하기 위한 부착 판의 평면도이다.

도 27은 기능부의 개략적인 회로도이다.

도 28은 배선 시스템용 인터컴 장치의 사시도이다.

도 29는 배선 시스템용 인터컴 장치의 개략적인 회로도이다.

도 30은 기능부 또는 기저부에 접속된 인터컴 장치의 사시도이다.

도 31은 기저부의 분해 사시도이다.

도 32의 (A)는 기능부의 정면도이고, 도 31의 (B)는 기능부의 측면도이고, 도 31의 (B)는 기능부의 분해 측면도이고, 도 32의 (D)는 연결 부재의 사시도이다.

도 33은 기능부를 기저부에 기계적으로 어떻게 결합하는지를 예시하는 사시도이다.

도 34는 전력선 반송식 배선 시스템용 인터컴 장치의 개략적인 회로도이다.

도 35의 (A)는 기존의 라우드스피커 통신 장치의 개략적인 사시도이고, 도 35의 (B)는 라우드스피커 통신 장치의 부분 블럭도이다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 인터컴 장치 및 인터컴 장치를 이용한 배선 시스템에 대해 바람직한 실시예에 따라 상세하게 설명한다.

(제1실시예)

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 인터컴 장치(A)는 하우징(A1), 스피커(SP), 마이크로폰 기판(MB1), 및 음성 처리부(10)를 포함한다. 하우징(A1)은 그 후면에 개구를 가지는 본체(body)(A10)와, 본체(A10)의 개구를 덮기 위한 커버(A11)로 구성되고, 스피커(SP) 및 음성 처리부(10)를 그 안에 수납한다. 하우징(A10)은 본체(A10)의 전면에 형성된 복수의 음공(sound hole)을 가진다. 하우징(A1)에 수납된 스피커(SP)는 음공(12)으로부터 하우징(A1)의 외부로 음성 출력을 제공한다. 마이크로폰 기판(MB1)은 인터컴 장치(A)의 이용자로부터 방사된 음성을 수집하는 음공(F2)을 가진다. 동작시에, 통화 스위치(SW1)가 ON 위치로 동작되면, 인터컴 장치(A)는 수집된 음성을 또 다른 인터컴 장치(A)로 송신하고, 정보선(Ls)을 통해 또 다른 인터컴 장치(A)로부터 신호를 수신한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스피커(SP)는 일 단부가 개방된 원통형 요크(20)와, 요크(20)의 개방 단부로부터 외부로 방사상으로 연장되는 원형 지지체(21)를 포함한다. 요크(20)는 냉간 압연 강판(cold rolling steel plate)(SPCC, SPCEN) 또는 전자연철(electromagnetic soft iron)(SUY)과 같은 철-함유 재료(iron-containing material)로 형성되고, 약 0.8 mm의 두께를 가진다. 예를 들어, 네오디뮴(neodymium)으로 형성된 원주형 영구 자석(22)(예를 들어, 1.39T 내지 1.43T의 잔류 자속 밀도를 가짐)은 요크(20)에 배치된다. 원형 지지체(21)의 테두리 면은 돔 형상의 진동판(diaphragm)(23)의 외주측의 테두리 부분 상에 고정된다.

진동판(23)은 PET(PolyEthylene Terephthalate) 또는 PEI(Polyetherimide)와 같은 열가소성 재료로 형성되며, 예를 들어, 12 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 가진다. 원통형 보빈(bobbin)(24)은 진동판(23)의 후면에 고정되고, 음성 코일(voice coil)(25)은 보빈(24)의 후방 단부에 제공된다. 음성 코일(25)은 요크(20)의 개방 단부에 위치하고, 보빈(24) 및 음성 코일(25)은 요크(20)의 개방 단부 근처에서 전후 방향으로(도 2의 수직 방향으로) 자유롭게 이동하도록 되어 있다. 음성 코일(25)은 크래프트지(craft paper)의 종이 슬리브(paper sleeve) 주위에 폴리우레탄(polyurethane) 동선(예를 들어, 0.05 mm의 직경을 가짐)을 감아서 형성된다.

음성 코일(25)의 폴리우레탄 동선이 음성 신호를 수신하면, 음성 신호의 전류 및 영구 자석(22)의 자기장에 의해 음성 코일(25)에서 전자기력이 발생되어, 진동판(23)과 함께 보빈(24)을 전후 방향으로 진동시킨다. 그 결과, 음성 신호에 대응하는 음이 진동판(23)으로부터 방사된다. 즉, 이 실시예의 스피커(SP)는 전기동역학 스피커(electrodynamic speaker)이다. 스피커는 예를 들어, 20 nm 내지 25 nm의 직경과, 약 4.5 mm의 두께를 가진다.

리브(11)는 진동판(23)과 대향하는 하우징(A1)의 전방 벽의 내면 상에 형성되고, 원형 지지체(21)의 외주 부분으로부터 전방으로 돌출되는 볼록부(21a)의 단부면과 접촉한다. 이에 따라, 스피커(SP)는 진동판(23)이 하우징(A1)의 전방 벽의 내면과 대향하도록 하우징(A1)에 고정된다.

스피커(SP)가 이와 같이 하우징(A1) 내에 고정되면, 전방 공기 챔버(Bf)는 하우징(A1)의 전방 벽의 내면과, 스피커(SP)의 (진동판(23)이 그 위에 위치되는) 전면에 의해 둘러싸인 공간으로서 형성되고, 후방 공기 챔버(Br)는 하우징(A1)의 후방 및 측면 벽의 내면과, 스피커(SP)의 (요크(20)가 그 위에 위치되는) 후면에 의해 둘러싸인 공간으로서 형성된다. 전방 공기 챔버(Bf)는 하우징(A1)의 전방 벽에 형성된 음공(12)을 통해 하우징(A1)의 외부와 통한다. 지지체(21)의 단부와 리브(11)는 서로 단단하게 부착되어 있으므로, 후방 공기 챔버(Br)는 전방 공기 챔버(Bf)와 절연된다(또는 통하지 않는다). 또한, 커버(A11)는 본체(A10)의 후방 벽에 형성된 개구에 단단하게 끼워져 있으므로, 후방 공기 챔버(Br)는 하우징(A1)의 외부와도 절연되는 밀폐 공간을 제공한다. 지지체(21) 및 리브(11) 사이의 부착도(degree of adhesion)를 증가시키기 위하여, 지지체(21)의 단부(또는 볼록부(21a)) 및 리브(11) 사이에는 개스킷(gaeket)이 제공될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 음성 처리부(10)는 통신부(10a), 에코 상쇄부(10b, 10c), 증폭부(10d) 및 신호 처리부(10e)를 포함하는 집적 회로(IC)로 구성된다. 동작시에, 통신부(10a)는 정보선(Ls)을 통해 예를 들어, 다른 방에 설치된 인터컴 장치(A)로부터 송신된 음성 신호를 수신한다. 수신된 음성 신호는 에코 상쇄부(10b)를 통해 증폭부(10d)로 송신되어, 신호가 증폭되고, 그 다음, 스피커(SP)로부터 출력된다. 통화 스위치(SW1)가 ON 위치로 동작되면, 인터컴 장치(A)의 음성 통신 기능이 이용 가능해진다. 이 상태에서, 마이크로폰 기판(MB1) 상의 마이크로폰(M1)(제1마이크로폰) 및 마이크로폰(M2)(제2마이크로폰)으로부터 각각 수신된 음성 신호는 신호 처리부(10e)에 의해 처리된다. 신호 처리부(10e)에서는, 각각의 수신된 신호가 후술되는 바와 같은 방식으로 처리되고, 그 결과 신호는 에코 상쇄부(10c)를 통과한다. 그 다음, 에코 상쇄부(10c)로부터 결과 신호를 수신하면, 통 신부(10a)는 결과 신호를 정보선(Ls)을 통해 예를 들어, 다른 방에 설치된 인터컴 장치(A)로 송신한다. 이와 같은 방식으로, 인터컴 장치(A)는 방 사이의 양방향 음성 통신을 허용하는 인터폰으로서 기능한다. 인터컴 장치(A)를 위한 전원은 인터컴 장치(A)가 설치되어 있는 장소 근처에 배치된 벽면 소켓(wall socket)으로부터 공급될 수 있다. 다른 방안으로서, 전원은 정보선(Ls)으로부터 공급되거나, 인터컴 장치(A)에 수납된 내부 배터리로부터 공급될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로폰 기판(MB1)은 모듈 기판(2)과, 모듈 기판(2)의 (상부) 표면(2a)에 장착된 마이크로폰(M1 및 M2)을 가진다. 마이크로폰(M1)은 베어 칩(bare chip)(BC1), IC 칩(Ka1) 및 보호 케이스(SC1)로 주로 구성된다. 베어 칩(BC1), IC 칩(Ka1) 및 모듈 기판(2) 상의 배선 패턴(도시하지 않음)의 각각은 와이어(W)로 서로 접속(와이어 본딩)되어 있다. 보호 케이스(SC1)는 베어 칩(BC1) 및 IC 칩(Ka1)을 덮는다. 마이크로폰(M2)은 마이크로폰(M1)과 동일한 구성을 가진다. 즉, 마이크로폰(M2)은 베어 칩(BC2), IC 칩(Ka2)과, 베어 칩(BC2) 및 IC 칩(Ka2)을 덮는 모듈 기판(2) 상에 장착된 보호 케이스(SC2)로 구성된다. 마이크로폰(M1, M2)은 마이크로 구조 제조 프로세스에 의해 실리콘 기판 상에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 마이크로폰(M1, M2)은 마이크로 전자기계 시스템(MEMS : Micro Electro Mechanical System)의 IC 칩인 것이 바람직하다.

일반적으로 "베어 칩(BC)"으로 칭할 각각의 베어 칩(BC1 및 BC2)은 도 5에 도시된 바와 같이, 콘덴서형 실리콘 마이크로폰(condenser-type silicon microphone)을 제공한다. 더욱 구체적으로, 베어 칩(BC)은 실리콘 기판(1b)을 관통 하여 형성된 공동(cavity)(1c)을 덮도록 실리콘 기판(1b)의 (상부) 표면 상에 형성되는 실리콘 박막(1d)을 포함한다. 전극(1f)은 실리콘 박막(1d)과의 사이에 공기 갭(1e)이 삽입되도록 실리콘 박막(1d) 위에 형성되고, 음성 신호 형태의 출력을 생성하기 위한 2개의 패드(1g)는 실리콘 기판(1b)의 표면 상에 제공된다. 실리콘 박막(1d)이 사람의 음성과 같은 외부로부터의 음파에 의해 진동되면, 실리콘 박막(1d) 및 전극(1f) 사이의 정전 용량(capacitance)이 변하며, 다시 말하면, 전하량이 변한다. 전하량의 변화에 따라, 수신된 음파에 비례하는 전류가 2개의 패드(1g)로부터 흐른다. 이러한 각각의 베어 칩(BC1 및 BC2)은 도 4에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1b)을 모듈 기판(2) 상에 다이-본딩함으로써 고정된다. 베어 칩(BC2)의 실리콘 박막(1d)은 모듈 기판(2)에 형성된 음공(F2)과 대향한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(M1)의 집음면은 보호 케이스(SC1)의 음공(F1)을 갖는 표면 상에 위치되어 있다. 한편, 마이크로폰(M2)의 집음면은 모듈 기판(2)의 음공(F2)을 갖는 표면 상에 위치되어 있다. 따라서, 마이크로폰(M1)의 집음면은 도 4의 상부측으로부터 집음하기 위한 것이고, 마이크로폰(M2)의 집음면은 반대쪽, 즉, 도 4의 하부측으로부터 집음하기 위한 것이다. 요약하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(M1)의 집음면이 스피커(SP)의 진동판(23)과 대향하고, 마이크로폰(M2)의 집음면이 하우징(A1)의 외부와 대향하도록, 모듈 기판(2)이 하우징(A1)에 장착된다. 모든 마이크로폰(M1, M2)이 모듈 기판(2)의 동일한 표면(2a) 상에 장착되므로, 마이크로폰 기판(MB1)의 두께가 감소할 수 있는 장점이 있다.

도 6의 (A)는 모듈 기판(2)의 간략화한 평면도이다. 모듈 기판(2)은 실질적으로 T 형상을 가지며, 마이크로폰(M1)이 그 위에 장착되는 직사각형 부분(2f)과, 마이크로폰(M2)이 그 위에 장착되는 직사각형 부분(2g)과, 직사각형 부분(2f 및 2g)을 연결하는 연결부(2h)로 구성된다. 직사각형 부분(2g)은 직사각형 부분(2f)보다 더 크도록 형성된다. 직사각형 부분(2g)은 직사각형 부분(2g)의 테두리 부분 상에 음전원 패드(P1), 양전원 패드(P2) 및 출력 패드(P3, P4)를 가지며, 각각의 패드(P1, P2, P3, P4)는 직사각형 부분(2g)의 테두리 부분의 단부면을 따라 직선을 구성하도록 되어 있다.

도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 음전원 패드(P1)는 외부 전원의 음극 단자에 접속되고, 양전원 패드(P2)는 외부 전원의 양극 단자에 접속된다. 패드(P1, P2)로부터 수신된 전원은 모듈 기판(2) 상의 배선 패턴을 통해 마이크로폰(M1, M2)에 공급된다. 마이크로폰(M1)에 의해 수집된 음성에 대응하는 음성 신호는 모듈 기판(2) 상의 배선 패턴을 통해 출력 패드(P3)로부터 출력된다. 한편, 마이크로폰(M2)에 의해 수집된 음성에 대응하는 음성 신호는 모듈 기판(2) 상의 배선 패턴을 통해 출력 패드(P4)로부터 출력된다. 또한, 음전원 패드(P1)는 출력 패드(P3, P4)로부터 전달되는 음성 신호를 위한 접지(ground)를 설정하는 접지 패드로서 기능한다.

전술한 바와 같이, 마이크로폰(M1, M2)을 작동시키기 위해 필요한 전원은 공통의 음전원 패드 및 양전원 패드(P1, P2)를 통해 전원으로부터 공급된다. 음전원 패드(P1)는 마이크로폰(M1, M2)의 출력을 위한 접지 패드로도 기능한다. 그러므로, 마이크로폰 기판(MB1)에서 사용되는 패드의 수가 감소할 수 있고, 마이크로폰 기판(MB1)의 구성이 간단해질 수 있다.

다음으로, 마이크로폰 기판(MB1)의 동작을 설명한다. 먼저, 수신된 음향 신호에 대응하는 베어 칩(BC1 및 BC2)으로부터 흐르는 전류는 IC 칩(Ka1 및 Ka2)에 의해 임피던스(impedance) 변환되고 전압 신호로 변환된다. 그 다음으로, 전압 신호는 출력 패드(P3, P4)로부터 음성 신호로서 각각 출력된다.

예를 들어, "IC 칩(Ka)"이라고 일반적으로 칭할 각각의 IC 칩(Ka1) 및 IC 칩(Ka2)은 도 7에 도시된 바와 같은 회로 구성을 가진다. IC 칩(Ka)은 전원 패드(P1, P2)로부터 공급된 전원 전압 +V(예를 들어, 5V)를 정전압(constant voltage) Vr(예를 들어, 12V)로 변환하는 칩 IC로 구성된 정전압(constant voltage) 회로(Kb)를 가진다. 정전압 회로(Kb)는 정전압 Vr을 저항(R11) 및 베어 칩(BC)의 직렬 회로에 인가한다. 저항(R11) 및 베어 칩(BC)의 접속 중간점은 캐패시터(capacitor)(C11)를 통해 접합형(junction-type) J-FET(S11)의 게이트(gate) 단자에 접속된다. J-FET(S11)의 드레인(drain) 단자는 동작 전압 +V에 접속되고, 소스(source) 단자는 저항(R12)을 통해 전원의 음극 단자에 접속된다. 여기서, J-FET(S11)는 전기 임피던스를 변환하기 위한 것이고, J-FET(S11)의 소스 단자의 전압은 음성 신호로서 출력을 생성한다. IC 칩(Ka)의 임피던스 변환 회로는 전술한 구성에 한정되지 않으며, 연산 증폭기(operation amplifier)에 의한 소스 팔로워(source follower) 회로의 기능을 갖는 회로로 대체될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 필요하다면, 음성 신호를 위한 증폭 회로가 IC 칩(Ka)에 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 모듈 기판(2) 상의 배선 패턴을 통해 신호 전송 및 전원의 공급이 수행되는 마이크로폰 기판(MB1)에서는, 신호선 및 급전선(power-supply line)이 효율성 높게 배치될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(A1)의 외부 표면에 부착될 수 있다. 이 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모듈 기판(2)의 표면이 하우징(A1)의 전방 벽의 외부 표면을 따라 부착되고, 마이크로폰(M1)의 집음면이 전방 공기 챔버(Bf)와 대향하도록, 마이크로폰(M1)이 하우징(A1)의 전방 벽에 형성된 개구(13)에 삽입된다. 진동판(23)은 보호 케이스(SC1)에 형성된 음공(F1)을 통해 마이크로폰(M1)과 대향한다. 이러한 배치에 의해, 마이크로폰(M1)은 음공(F1)을 통해 스피커(SP)로부터 방사된 음성에 대해 높은 지향성(directivity)을 가지므로, 스피커(SP)로부터 방사된 음성은 마이크로폰(M1)에 의해 효율적으로 수집될 수 있다. 마이크로폰(M2)은 하우징(A1)의 전방 벽에 형성된 오목부(14)에 끼워지고, 모듈 기판(2)에 형성된 음공(F2)을 통해 하우징(A1)의 외부(또는 전방)와 대향한다. 이와 관련하여, 마이크로폰(M1)이 하우징(A1)의 외부로부터 음성을 입력하는 방향은 스피커(SP)로부터 음성을 방사하는 방향과 실질적으로 동일하다. 이에 따라, 마이크로폰(M2)은 인터컴 장치(A)의 전방에 위치한 화자(talker)의 음성에 대해 높은 지향성을 가진다. X1, X2가 스피커(SP)의 중심으로부터 마이크로폰(M1, M2)의 중심까지의 거리를 각각 나타낼 경우, 거리(X1, X2) 사이의 관계는 X1 < X2로서 표현된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스피커(SP)의 후면과 대향하는 후방 공기 챔 버(Br)가 하우징(A1)에서 밀폐되어 있으므로, 스피커(SP)의 후면(진동판(23)의 후면)으로부터 방사된 음성은 후방 공기 챔버(Br)로부터 누설될 가능성이 적으므로, 스피커(SP) 및 마이크로폰(M2) 사이의 음향 결합은 감소한다. 그런데, 스피커(SP)의 후면으로부터 방사된 음성은 스피커(SP)의 전면(진동판(23)의 전면)으로부터 방사된 음성에 대하여 위상이 반전되어 있다. 그러므로, 스피커(SP)의 후면으로부터 방사된 음성이 스피커(SP)의 전방 주위에 가면, 스피커(SP)의 전면 및 후면으로부터 방사된 음성은 서로 상쇄된다. 그 결과, 스피커(SP)의 방사 음압이 감소하고, 인터컴 장치(A)의 전방에 위치한 화자가 스피커(SP)로부터 방사된 음성(음향)을 듣는 것이 곤란해진다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이 실시예의 인터컴 장치는 스피커(SP)의 후면으로부터 하우징(A1)의 외부로 방사된 음성의 누설을 감소시키도록 구성되므로, 스피커(SP)의 전방 주위로 가는 스피커(SP)의 후면으로부터 방사된 음성에 의해 야기되는 방사 음압의 이러한 감소를 방지하는 것이 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(M2)이 삽입되는 오목부(14)는 후방 공기 챔버(Br)와 통하지 않는 절연 공간이므로, 마이크로폰(M2)은 스피커(SP)로부터 방사된 음성(또는 음향)을 수집할 가능성이 훨씬 적다. 그러므로, 스피커(SP) 및 마이크로폰(M2) 사이의 음향 결합이 더욱 감소할 수 있다. 상기 배치에 의하여, 마이크로폰(M1, M2)은 스피커(SP)로부터 방사된 음성과, 화자의 (화자에 의해 생성된) 음성을 각각 별도로 수집하도록 구성된다.

또한, 마이크로폰 기판(MB1)이 하우징(A1)에 배치되면, 전방 공기 챔버(Bf) 및 후방 공기 챔버(Br) 사이의 공간적인 절연을 유지하는 것이 곤란하다. 그러나, 이 실시예에서는, 마이크로폰 기판(MB1)이 하우징(A1)의 외부 표면에 부착된다. 그러므로, 전방 공기 챔버(Bf) 및 후방 공기 챔버(Br) 사이의 공간적인 절연을 유지하는 것이 가능하다.

이하에서 설명되는 바와 같이, 이 실시예의 인터컴 장치는 마이크로폰(M1, M2)이 스피커(SP)로부터 방사된 음성을 수집할 경우에 야기되는 하울링 현상을 방지하기 위한 구성을 가진다.

도 8에 도시된 바와 같이, 음성 처리부(10)의 신호 처리부(10e)는 마이크로폰(M1)의 출력을 증폭하기 위한 증폭 회로(30)와, 증폭 회로(30)의 출력으로부터 음성 대역(300 내지 4000 Hz) 이외의 주파수의 노이즈를 제거하기 위한 대역 통과(band-pass) 필터(31)와, 대역 통과 필터(31)의 출력을 지연시키기 위한 지연 회로(32)를 포함한다. 신호 처리부(10e)는 마이크로폰(M2)의 출력의 위상을 180도 반전시키면서 마이크로폰(M2)의 출력을 증폭하기 위한 증폭 회로(33)와, 증폭 회로(33)의 출력으로부터 음성 대역(300 내지 4000 Hz) 이외의 주파수의 노이즈를 제거하기 위한 대역 통과 필터(34)와, 지연 회로(32) 및 대역 통과 필터(34)의 출력을 가산하기 위한 가산 회로(35)를 더 포함한다.

이하, 도 8 내지 도 12의 (C)를 참조하여, 신호 처리부(10e)의 동작을 설명한다. 먼저, 스피커(SP)로부터 방사된 음성이 마이크로폰(M1, M2)에 의해 수집될 경우의 신호 처리부(10e)의 동작을 설명할 것이다. 도 9의 (A) 및 (B), 도 10의 (A) 및 (B), 도 11의 (A) 및 (B), 도 12의 (A) 내지 (C)는 마이크로폰(M1, M2)이 스피커(SP)로부터 방사된 음성을 각각 수집할 경우, 신호 처리부(10e)의 각부에서 나타나는 음성 신호 파형을 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, 스피커(SP)의 중심으로부터 마이크로폰(M1)의 중심까지의 거리(X1)는 스피커(SP)의 중심으로부터 마이크로폰(M2)의 중심까지의 거리(X2)보다 더 작다. 따라서, 도 9의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(M1, M2)이 스피커(SP)로부터 방사된 음성을 수집할 경우, 마이크로폰(M2)의 출력(Y21)의 진폭은 거리(X1, X2) 사이의 차이로 인해 마이크로폰(M1)의 출력(Y11)의 진폭보다 작다. 또한, 마이크로폰(M2)의 출력(Y21)의 위상은 마이크로폰(M1)의 출력(Y11)의 위상에 대하여 지연 시간 Td(=(X2-X1)/Vs, Vs는 음속)만큼 지연되며, 이 지연 시간은 거리 사이의 차이(X2-X1)에 비례한다.

증폭 회로(30)는 출력(Y11)을 증폭하여 출력(Y12)을 생성하고, 증폭 회로(33)는 출력(Y21)의 위상을 180도 반전하면서 증폭하여 출력(Y22)을 생성한다. 이 때, 각각의 증폭 회로(30, 33)는 거리 사이의 차이(X2-X1)에 기초하여 레벨 조정을 수행하므로, 도 10의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 스피커(SP)로부터 방사된 음성에 대한 마이크로폰(M1, M2)의 출력 레벨은 서로 동일해진다. 이 실시예에서는, 증폭 회로(30)의 증폭율이 실질적으로 1로 설정되므로, 증폭 회로(30)는 신호 처리부(10e)로부터 제거될 수 있다.

도 11의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 대역 통과 필터(31, 34)는 출력(Y12 및 Y22)으로부터 음성 대역 이외의 주파수를 제거하여 출력(Y13 및 Y23)을 각각 생성한다.

지연 회로(32)는 예를 들어, 시간 지연 소자 또는 CR 위상 지연 회로에 의해 구성될 수 있다. 지연 회로(32)는 스피커(SP)에 더 근접하게 위치된 마이크로 폰(M1)의 출력을 전술한 지연 시간 Td만큼 지연시킴으로써, 그 위상이 대역 통과 필터(34)의 출력(Y23)의 위상과 일치하는 출력(Y24)을 생성한다. 이에 따라, 전송해야 할 음성 신호에 포함된 노이즈를 감소시키는 것이 가능하다.

전술한 증폭 및 지연 처리를 통해, 출력(Y14)에 포함되어 있는 스피커(SP)로부터 방사된 음성 성분과, 출력(Y23)에 포함되어 있는 스피커(SP)로부터 방사된 음성 성분은 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 동일한 진폭과 서로에 대해 반전된 위상을 가진다. 가산 회로(35)는 출력(Y14) 및 출력(Y23)을 가산하여 스피커(SP)의 음성 성분을 마이크로폰(M2)의 출력으로부터 상쇄시킨다. 이에 따라, 스피커(SP)로부터의 음성 성분이 제거 또는 감소된 도 12의 (C)에 도시된 출력(Ya)을 생성하는 것이 가능하다. 전술한 바와 같이, 신호 처리부(10e)는 마이크로폰(M1)의 출력 신호(Y11)를 이용하여 마이크로폰(M2)의 출력 신호(Y21)로부터 스피커(SP)의 음성 성분을 제거한다.

한편, 인터컴 장치(A)의 정방에서 화자(H)로부터 방사된 음성이 마이크로폰(M1, M2)에 의해 수집될 경우의 신호 처리부(10e)의 동작에 대해 이하에서 설명한다. 마이크로폰(M2)은 인터컴 장치(A)의 전방에 위치된 화자(H)로부터의 음성에 대해 높은 지향성을 가지므로, 마이크로폰(M2)의 출력(Y21)의 진폭은 마이크로폰(M1)의 출력(Y11)의 진폭보다 크다. 또한, 마이크로폰(M1)으로부터의 신호는 증폭되지 않는 반면, 마이크로폰(M2)으로부터의 신호는 증폭 회로(33)에서 증폭되므로, 출력(Y23)에 포함된 화자(H)로부터의 음성 성분은 출력(Y14)에 포함된 화자(H)로부터의 음성 성분보다 충분히 크다. 이에 따라, 전술한 가산 처리가 가산 회 로(35)에서 수행된 후에도, 화자(H)에 의해 생성된 음성에 대응하는 신호는 출력(Ya)에서 충분히 큰 진폭을 유지한다.

전술한 방식에서는, 스피커(SP)로부터의 음성 성분이 가산 회로(35)의 출력(Ya)에서 감소되는 반면, 인터컴 장치(A)의 전방에서 화자(H)에 의해 생성된 음성 성분은 출력(Ya)에서 유지된다. 이에 따라, 보존하고자 하는 화자(H)로부터의 음성 성분과, 감소시키고자 하는 스피커(SP)로부터의 음성 성분 사이의 출력(Ya)에서의 상대적인 차이는 더 커진다. 즉, 화자(H)로부터의 음성과 스피커(SP)로부터의 음성이 동시에 생성되더라도, 스피커(SP)로부터의 음성 성분만 감소되는 반면, 화자(H)로부터의 음성 성분은 충분히 크게 유지된다. 따라서, 마이크로폰(M1, M2)이 스피커(SP)의 음성 출력을 수집할 경우에 야기되는 하울링 현상을 방지하는 것이 가능하다.

마이크로폰(M1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 진동판(23)을 대향하도록 전방 공기 챔버(Bf)에 배치되므로, 마이크로폰(M1)은 스피커(SP)로부터 방사된 음성을 효율적으로 수집한다. 그러므로, 신호 처리부(10e)는 하울링 현상 방지 기능을 효율적으로 달성할 수 있다. 또한, 마이크로폰(M2)의 집음면은 하우징(A1)의 외부와 대향하고, 스피커(SP)의 출력 방향 및 마이크로폰(M2)의 지향성은 실질적으로 서로 동일하므로, 스피커(SP) 및 마이크로폰(M2) 사이의 음향 결합이 감소된다. 이에 따라, 마이크로폰(M2)은 스피커(SP)로부터 방사된 음성을 수집할 가능성이 작고, 스피커(SP)에 근접하게, 즉, 전방 공기 챔버(Bf)에 근접하게 배치될 수 있으며, 인터컴 장치(A)를 소형화시키는 것을 가능하게 한다.

한편, 신호 처리부(10e)는 디지털-아날로그 변환기(도시하지 않음)를 통해 음성 신호를 에코 상쇄부(10c)에 전송하고, 도 3에 도시된 에코 상쇄부(10b, 10c)는 하울링 현상을 더욱 효율적으로 방지하기 위하여 이하에 설명되는 처리를 수행한다.

먼저, 에코 상쇄부(10c)는 에코 상쇄부(10b)의 출력을 참조 신호로서 불러오고, 신호 처리부(10e)의 출력에 대해 적당한 연산을 수행함으로써, 스피커(SP)로부터 마이크로폰(M1, M2) 주위로 가는 음성 신호를 상쇄시킨다. 한편, 에코 상쇄부(10b)도 에코 상쇄부(10c)의 출력을 참조 신호로서 불러오고, 통신부(10a)의 출력에 대해 적당한 연산을 수행함으로써, 또 다른 방에 설치된 인터컴 장치의 화자로부터 마이크로폰 주위로 가는 음성 신호를 상쇄시킨다.

더욱 구체적으로, 에코 상쇄부(10b, 10c)는 스피커(SP), 마이크로폰(M1, M2), 신호 처리부(10e), 에코 상쇄부(10c), 통신부(10a), 에코 상쇄부(10b), 증폭부(10d) 및 스피커(SP)로 구성되는 루프 회로에 구비된 가변 손실 수단(도시하지 않음)에서 손실량을 제어하여, 루프 이득이 1보다 작게 함으로써 하울링 현상을 방지한다. 여기서, 송신된 음성 신호 및 수신된 음성 신호 중에서 더 작은 신호 레벨을 가지는 신호는 중요하지 않은 것으로 간주되고, 더 작은 레벨을 갖는 신호의 전송 경로에 삽입되는 가변 손실 회로의 전송 손실은 증가된다. 이 실시예에서, 인터컴 장치는 정보선(Ls)을 통해 신호를 전송한다. 그러나, 신호의 전송은 유선에 한정되지 않는다. 전파, 광 통신 시스템 및 적외선 방사와 같은 비유선 전송 방식이 대안적으로 채용될 수 있다.

(제2실시예)

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 인터컴 장치(A')는 작은 용량을 가지는 후방 공기 챔버(Br)에 제공되는 음향 관(40)을 포함하여, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율을 향상시킨다. 이하, 제2실시예에 따른 인터컴 장치(A')에 대해 설명한다.

음향 관(40)은 그 하나의 단부에서 개구를 가지고 그 다른 단부에서 폐쇄 단부를 가지며, 후방 공기 챔버(Br)에서 후방 공기 챔버(Br)의 내부 벽면을 따라 제공된다. 음향 관(40)의 공진 주파수를 적절한 레벨로 설정함으로써, 인터컴 장치(A')에서 제공되는 스피커(SP)의 최저 공진 주파수(fo)가 더 낮은 주파수 레벨로 이동하고, 스피커(SP)의 음압 레벨은 증가하게 되어, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율이 향상된다. 음향 관(40)을 제외하고는, 도 13에 도시된 인터컴 장치(A')의 구성은 도 2에 도시된 인터컴 장치(A)의 구성과 동일하다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 인터컴 장치(A')의 상세한 내용은 여기서 생략한다.

스피커(SP)의 최저 공진 주파수(fo)는 스피커의 진동계의 등가 질량(진동판, 코일, 공기의 부가 질량), 진동계를 지지하는 테두리(edge) 등의 스티프니스(stiffness)(So), 및 후방 공기 챔버(Br)에서의 공기의 스티프니스(Sc)에 의해 일반적으로 결정된다. 즉, 다음의 수학식으로 표현된다.

도 14의 (A) 내지 도 14의 (C)는 본 실시예의 변형예에 따른 인터컴 장 치(A')의 또 다른 하우징(A2)을 도시한 것이다. 하우징(A2)은 음향 관(40)을 그 안에 수납한다. 음향 관(40)의 작용은 하우징(A2)을 일례로서 참조하여 이하에서 설명한다. 하우징(A2)은 그 후면에 개구를 갖는 본체(A20)와, 본체(A20)의 개구를 닫기 위한 커버(A21)로 필수적으로 구성된다. 도 14의 (B)에는, 본체(A20)만 예시되어 있다. 제1실시예의 인터컴 장치(A)에서와 같이, 하우징(A2)은 스피커(SP), 마이크로폰 기판(MB1), 통화 스위치(SW1) 및 음성 처리부(10)를 수납할 수 있다. 음향 관(40)은 본체(A20)에 제공된다.

하우징(A2)은 서로 절연되어 있는 2개의 공간(A2a 및 A2b)을 그 안에 가진다. 스피커(SP)를 그 안에 수납하기 위하여, 공간(A2a)은 30 mm의 가로 치수, 40 mm의 세로 치수 및 8 mm의 두께를 가진다. 공간(A2a)에는, 본체(A20)의 전방 벽의 내면에 규칙적으로 이격된 4개의 장소에 원주형 보스(boss)(51)가 형성되고, 나사 구멍(52)이 보스(51)에 각각 형성된다. 스피커(SP)는 나사 구멍(52)과 계합(engagement) 가능하도록 나사산이 형성된 장착 나사를 이용하여, 본체(A20)의 전방 벽의 내면에 고정된다. 전술한 구성에 의하여, 제1실시예(도 2)와 유사한 전방 공기 챔버(Bf) 및 후방 공기 챔버(Br)가 형성된다. 전방 공기 챔버(Br)는 하우징(A2)의 전방 벽의 내면과, 스피커(SP)의 전면 측(진동판(23) 측)에 의해 둘러싸인 공간에 의해 제공된다. 후방 공기 챔버(Br)는 하우징(A2)의 후방 및 측면 벽의 내면과, 스피커(SP)의 후면 측(요크(20) 측)에 의해 둘러싸인 공간에 의해 제공된다. 하우징(A2)의 전방 벽에는 복수의 음공(12)이 형성된다.

도 14의 (A) 내지 도 14의 (C)에 도시된 바와 같이, 단면이 직사각형 형상인 음향 관(40)은 스피커(SP)의 후면의 후방 공기 챔버(Br)의 내부 벽을 따라 후방 공기 챔버(Br)의 둘레의 실질적으로 3/4에 걸쳐 형성된다. 음향 관(40)은 하나의 단부(40a)에서 개구를 가지고, 다른 단부(40b)에서 폐쇄 단부를 가진다. 음향 관(40)의 전체 길이(L)는 음압 레벨이 증가되기를 희망하는 주파수(f) 및 음속에 의해 결정되는 파장의 1/4의 홀수 배로 설정된다. 이 실시예에서, 음향 관(40)은 스피커(SP)의 오디오 출력의 음압 레벨의 증가가 필요한 주파수와 음속에 의해 결정되는 파장의 1/4의 길이를 가진다. 구체적으로, 음향 관(40)에 대해 개구-단부 보정(open-end correction)이 수행되므로, 음속이 C로 설정되고, 개구 단부 보정값이 σ(=0.8d, 여기서 d는 음향 관(40)의 개구 단부 직경)로 설정되는 경우, 전체 길이는 이하에 설명되는 수학식으로부터 결정된다.

이 실시예에서, 음향 관(40)의 전체 길이(L)는 95.2 mm로 설정되고, 음향 관(40)의 단면적은 4.2 mm²(φ=2.3에 상응)로 설정된다. 음향 관(40)을 후방 공기 챔버(Br)의 내부 벽을 따라 형성함으로써, 음향 관(40)의 형성에 의해 야기되는 후방 공기 챔버(Br)의 용량 감소를 최소화하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같이 제공되는 음향 관(40)에 의해, 스피커(SP)의 음압 레벨은 희망하는 주파수 대역(이 실시예에서는 700 Hz 근처)에서 증가될 수 있다. 그 결과, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

폐쇄 관의 공진 주파수(즉, 관의 전체 길이가 대략 1/4 파장의 홀수 배와 동 일한 주파수)에서 입력 임피던스가 극도가 작아진다는 사실을 이용함으로써, 음향 관(40)은 후방 공기 챔버(Br)로부터 하우징의 외부로의 음의 누설을 감소시킬 수 있다. 즉, 스피커(SP)의 후면으로부터 방사된 음파는 스피커(SP)의 후면 측을 향해 반사된다.

이하, 도 15 내지 도 18을 참조하여, 하우징(A1)에서 음향 관을 가지지 않는 제1실시예의 인터컴 장치(A)와, 이하에서 설명할 유한 배플(infinite baffle)을 가지는 인터컴 장치를 비교하면서 하우징(A2)에 제공된 음향 관(40)의 작용을 설명한다.

도 15는 제1실시예의 인터컴 장치(A)의 신호 처리부(10e)를 이용하는 경우에 스피커(SP)로부터의 음성 성분의 상쇄량의 주파수 특성을 도시한 것이고, 도 16은 스피커(SP)의 전방에서 측정된 방사 음압의 주파수 특성을 도시한 것이다. 도 15 및 도 16은 하우징이 제1실시예에서와 같이 음향 관을 가지지 않는 경우와, 이상적인 배플 판이 하우징으로서 이용되는 경우에 얻어진 결과를 도시한 것이다.

도 17은 전술한 이상적인 배플 판의 일례로서 유한한 크기를 갖는 배플 판(C)을 도시한 것이지만, 배플 판(C)은 실제 스피커를 그 위에 장착하기에 현실적이지 않다. 이에 따라, 이 실시예에서는, 배플 판(C) 상에 장착될 것으로 추정되는 스피커(SP)의 최저 공진 주파수와 동일한 주파수를 측정하기 위하여, JIS C 5532에서 규정된 바와 같은 표준 배플이 이용된다. 표준 배플 상에 장착되는 스피커(SP)의 최저 공진 주파수는 배플 판(C)(이상적인 배플 판) 상에 장착될 것으로 추정되는 스피커(SP)의 최저 공진 주파수와 동일하다. 스피커(SP) 및 마이크로폰 기 판(MB1)이 표준 배플 상에 장착되어 인터컴 장치를 구성할 경우의 상쇄량(도 15의 Y1a)은 100 Hz 내지 10000 Hz의 주파수 대역에서 10 dB 또는 그 이상으로 유지되고, 동일한 경우의 방사 음압 특성(도 16의 Y2a)은 스피커(SP)의 최저 공진 주파수(fo1)가 스피커(SP) 단독으로 제공되는 것과 동일하게 이상적인 특성인 600 Hz임을 나타낸다. JIS C 5532에서 규정된 바와 같은 표준 폐쇄 박스는 도 17에 도시된 바와 같이 유한한 크기를 갖는 배플 판(C)(이상적인 배플 판) 상에 장착될 것으로 추정되는 스피커(SP)의 최저 공진 주파수와 동일한 주파수를 측정하기 위해 이용될 수 있다.

제1실시예의 후방 공기 챔버(Br)에서와 같이, 음향 관(40)을 가지지 않는 후방 공기 챔버가 이용되는 경우, 스피커(SP)로부터의 음성 성분의 상쇄량(도 15의 Y1b)은 100 Hz 내지 10000 Hz의 주파수 대역에서 10 dB 또는 그 이상으로 유지된다. 이에 따라, 표준 배플이 이용되는 경우의 상쇄량과 실질적으로 동일한 상쇄량이 얻어질 수 있다. 그러나, 후방 공기 챔버(Br)가 밀폐 공간으로서 형성되는 경우, 후방 공기 챔버(Br)의 용량이 충분히 더 크면, 표준 배플이 이용되는 경우의 방사 음압 특성에 필적하는 방사 음압 특성이 얻어질 수 있다. 한편, 후방 공기 챔버(Br)의 용량이 작으면, 후방 공기 챔버(Br)의 기계적인 등가 스티프니스와, 스피커(SP)의 최저 공진 주파수가 높아진다. 최저 공진 주파수가 높아질수록, 방사 음압은 감소하므로, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율이 열화된다. 예를 들어, 제1실시예의 후방 공기 챔버(Br)가 이용되는 경우의 방사 음압 특성(도 16의 Y2b)은, 스피커(SP)의 최저 공진 주파수(fo2)가 표준 배플이 이용될 경우에 얻어지는 최저 공진 주파수보다 현저하게 더 높은 1200 Hz임을 나타낸다. 또한, 800 Hz 이하의 주파수 대역에서의 음압 레벨은 표준 배플이 이용되는 경우의 음압 레벨보다 약 5 내지 20 dB만큼 떨어진다. 그것은 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율이 이 주파수 대역에서 열화된다는 것을 의미한다.

후방 공기 챔버(Br)의 용량이 제1실시예의 후방 공기 챔버(Br)의 용량보다 3배 더 크게 만들어지는 경우의 방사 음압 특성(도 16의 Y2c)은, 스피커(SP)의 최저 공진 주파수(fo3)가 800 Hz임을 나타내고, 스피커(SP)의 음질은 제1실시예의 하우징(A1)을 이용하는 경우에 비해 향상된다. 그러나, 하우징의 전체 크기는 후방 공기 챔버(Br)의 용량의 증가에 따라 증가하며, 이것은 인터컴 장치의 소형화를 곤란하게 한다. 이에 따라, 이 실시예에서는, 작은 용량을 갖는 후방 공기 챔버(Br)에서 음향 관(40)을 제공함으로써, 인터컴 장치를 더 작게 만들면서, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율이 향상된다.

음향 관(40)을 가지지 않는 후방 공기 챔버(Br)가 이용되는 경우의 최저 공진 주파수 (fo2)(=1200 Hz)와, 표준 배플이 이용되는 경우의 최저 공진 주파수 (fo1)(=600 Hz) 사이에 음향 관(40)의 공진 주파수가 위치하도록 음향 관(40)의 전체 길이(L)가 설정된다. 전술한 바와 같이, 음향 관(40)의 전체 길이(L)를 설정함으로써, 음향 관(40)을 갖는 하우징(A2)이 이용되는 경우의 스피커(SP)의 최저 공진 주파수(Fo5)는 fo1 및 fo2 사이의 약 700 Hz로 설정된다.

도 18은 본 실시예의 하우징(A2) 및 음향 관(40)을 구비한 인터컴 장치(A')의 방사 음압과, 음향 관을 가지지 않는 제1실시예의 인터컴 장치(A)의 방사 음압 의 주파수 특성을 도시한 것이다. 도 18의 인터컴 장치(A')의 특성(Y3a)은, 800 Hz보다 크지 않은 주파수 대역에서의 음압 레벨이 인터컴 장치(A)의 특성(Y3b)에 비해, 약 5 내지 10 dB만큼 증가하고, 최저 공진 주파수는 fo4(=1200 Hz)로부터 fo5(= dir 700 Hz)로 감소한다는 것을 나타낸다. 즉, 스피커 효율 및 음질에 있어서의 향상이 달성될 수 있다. 예를 들어, 약 700 Hz에서의 음압 레벨은 약 10 dB만큼 증가하고, 음압 레벨의 증가에 의해 발생하는 스피커 효율의 향상은 입력 전류에 있어서의 70% 감소와, 스피커(SP)의 입력 전력에 있어서의 90% 감소에 대응한다. 이에 따라, 스피커(SP)의 음압 레벨은 스피커(SP)의 최저 공진 주파수 근처에서 증가한다. 그러므로, 음향 관(40)의 전체 길이를 적절한 길이로 설정하고, 스피커(SP)의 최저 공진 주파수를 더 낮은 주파수 측으로 이동시킴으로써, 스피커(SP)의 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율에 있어서의 향상을 달성하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 음향 관으로서, 후방 공기 챔버(Br)와 통하는 음향 관(41)이 하우징(A3)의 외부에 제공될 수 있다. 예를 들어, 음향 관(41)은 도 19에 개략적으로 도시된 바와 같이, 관형 부재(tubular member)를 하우징(A3)에 형성된 구멍(도시하지 않음)에 부착함으로써 얻어질 수 있다. 관형 부재가 우레탄(urethane) 등으로 만들어지는 경우, 음향 관(41)의 전체 길이(L)는 희망에 따라 용이하게 변경될 수 있다.

이 실시예의 또 다른 변형예로서, 2개 이상의 음향 관이 후방 공기 챔버(Br)에 형성될 수 있다. 일례로서, 도 20에 개략적으로 도시된 바와 같이, 3개의 음향 관(42, 43, 44)이 하우징(A4)의 후방 공기 챔버(Br)에 형성될 수 있다. 이 예에서, 음향 관(42, 43, 44)은 서로 상이한 길이를 가진다. 이것은 그것들이 서로 상이한 공진 주파수를 가진다는 것을 의미한다. 따라서, 스피커(SP)의 음압 레벨은 복수의 주파수에서 증가된다. 각각의 음향 관(42, 43, 44)의 전체 길이를 적절한 값으로 설정함으로써, 스피커(SP)의 희망하는 음질 및 일렉트로-어쿠스틱 변환 효율을 제공하는 것이 가능하다.

도 21에서 점선으로 도시된 바와 같이, 부직포와 같은 흡음재(45)가 음향 관(40)의 개구 단부(40a) 또는 개구 단부(40) 근처에 제공될 수 있다. 흡음재(45)의 이용에 의해, 증대된 흡음 효과를 제공하고, 음향 관(40)의 공진 주파수의 미세 조정을 수행하는 것이 가능하다.

(제3실시예)

본 실시예는 본 발명의 인터컴 장치(101)를 이용한 배선 시스템을 제공한다. 즉, 이 배선 시스템은 건물 구조물 내에서 서로 떨어져 있는 전기 소자 사이에서 전력 및 신호 전송을 가능하게 한다.

도 22에 도시된 바와 같이, 배선 시스템은, 배전 기판(distribution board)을 통해 상용 전원(AC) 및 인터넷 망(NT)에 접속되는, 건물 구조물 내에 설치된 전력선(Lp) 및 정보선(Ls)과, 건물 구조물의 벽면에 내장된 스위치 박스(102)와, 스위치 박스 상에 장착되고 전력선 (Lp) 및 정보선(Ls)에 접속된 기저부(103)와, 각각이 기저부(103)의 희망하는 하나에 분리 가능하게 접속되고, 전력선(Lp)으로부터의 전력을 공급하는 기능, 정보선(Ls)으로부터의 정보를 출력하는 기능, 희망하는 기저부와 접속된 상태에서 정보선(Ls)에 정보를 입력하는 기능 중에서 적어도 하나를 가지는 기능부(104)를 포함한다. 전술한 제1 또는 제2실시예의 인터컴 장치(A, A')에 의해 바람직하게 제공되는 본 발명의 인터컴 장치(101)는 기능부(104) 중의 하나로서 간주될 수 있다. 본 설명에서는, 건물 구조물의 벽면이 인접한 방 사이에 놓여 있는 측벽의 표면에 한정되지 않는다. 즉, 벽면의 의미는 실외 및 실내 벽면을 포함하고, 실내 벽면은 측벽 표면 뿐만 아니라 천장 및 바닥 표면을 포함한다. 도면에서, MB는 주 회로 브레이커(main circuit breaker)를 나타내고, BB는 분기 회로 브레이커(branch circuit breaker)를 나타내고, GW는 게이트웨이(예를 들어, 라우터(router) 또는 빌트-인 허브(built-in hub))를 나타낸다.

도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 기저부(103)의 각각은 전력선(Lp) 및 정보선(Ls)에 접속된 단자(131a, 132a, 131b, 132b)를 갖는 게이트 하우징(130)과, 기능부(104)에 분리 가능하게 접속된 주 하우징(135)으로 구성된다. 이러한 하우징은 전기 절연 특성 갖는 합성 수지(예를 들어, ABS 수지와 같은 비결정성 플라스틱)로 만들어질 수 있다. 단자(131b, 132b)는 배선을 연장하기 위해 이용된다. 게이트 하우징(130) 및 주 하우징(135)은 1쌍의 모듈 포트(134) 및 모듈 커넥터(142)를 가지며, 이들은 분리 가능하게 서로 접속되어, 게이트 하우징(130)으로부터 주 하우징(135)으로 전력을 공급하는 것과, 그 사이의 신호 전송을 행하는 것의 모두를 동시에 설정한다. 또한, 기능부(104)가 모듈 커넥터(142)를 가지는 경우, 주 하우징(135) 대신에 게이트 하우징(130)에 접속될 수 있다. 필요하다면, 게이트 하우징(130) 및 주 하우징(135)은 일체로 형성될 수 있다.

기저부(103)의 회로 구성요소는 전력 및 정보 신호를 기능부(104)에 전송하도록 설계된다. 예를 들어, 기저부(103)에는 AC/AC 변환기(160), DC 전원부(161), 트랜시버부(162), E/O 변환기(163), O/E 변환기(165) 및 기능부(167)가 제공된다.

AC/AC 변환기(160)는 상용 AC 전압을 증가된 주파수를 갖는 더 낮은 AC 전압으로 변환하고, 더 낮은 AC 전압을 코일(172)에 인가한다. DC 전원부(161)는 더 낮은 AC 전압을 정류하고 평활화하여 얻어지는 안정된 DC 전압으로부터 내부 회로 구성요소의 동작 전압을 생성한다. 트랜시버부(162)는 정보선(Ls)을 통한 상호 통신을 가능하게 하기 위한 정보 신호를 송신 및 수신한다. E/O 변환기(163)는 정보선(Ls)으로부터 수신된 정보 신호를 광 신호로 변환하고, 광 신호를 발광 소자(LED)(164)를 통해 출력한다. 한편, O/E 변환기(165)는 수광 소자(PD)(166)에 의해 외부, 예를 들어, 기능부(104)로부터 제공되는 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 정보 신호로 변환하여 트랜시버부(162)로 송신한다. 도 23에 도시된 기저부(103)는 기능부(167)로서 출구 탭(outlet tap)을 가진다. 다른 방안으로서, 센서 소자 또는 제어기가 기능부(167)로서 구성될 수 있다.

게이트 하우징(130)의 전면에 형성된 모듈 포트(134)는 도 25의 (B)에 도시된 바와 같이, 전력을 공급하기 위한 전력 포트(134a)와, 정보선(Ls)을 액세스하기 위한 정보 신호 포트(134b)로 구성된다. 전력 포트(134a) 및 정보 신호 포트(134b)의 배치 및 형상은 이 실시예의 배선 시스템에서는 표준화(정규화 또는 규격화)되어 있다. 예를 들어, 도 25의 (B)에 도시된 바와 같이, 전력 포트(134a) 및 정보 신호 포트(134b)의 각각은 이들이 서로 평행하게 배치되도록 실질적으로 직사각형 형상으로 구성된다.

한편, 주 하우징(135)의 후면에 형성된 모듈 커넥터(142)는 도 25의 (A)에 도시된 바와 같이, 전력 커넥터(142a) 및 정보 신호 커넥터(142b)로 구성된다. 전력 커넥터(142a) 및 정보 신호 커넥터(142b)의 배치 및 형상은 이 실시예의 배선 시스템에서 표준화(정규화 또는 규격화)되어 있다. 예를 들어, 도 25의 (A)에 도시된 바와 같이, 전력 커넥터(142a) 및 정보 신호 커넥터(142b)의 각각은 이들이 서로 평행하게 배치되도록 실질적으로 직사각형 형상으로 구성된다.

이 실시예에서, 모듈 포트(134)는 전력 포트(134a) 및 정보 신호 포트(134b) 주위에 연장되는 링 형상 벽 또는 링 형상 홈과 같은 안내부(133)를 가진다. 이 안내부(133)는 전원 커넥터(142a) 및 정보 신호 커넥터(142b) 주위에 형성되는 주 하우징(135)의 링 형상 벽과 같은 계합부(145)에 계합 가능하도록 형성된다. 계합부(145)를 안내부(133)에 간단하게 계합함으로써, 전력 커넥터(142a) 및 정보 신호 커넥터(142b)는 전력 포트(134a) 및 정보 신호 포트(134b)에 동시에 접속될 수 있다. 그러므로, 주 하우징(135)은 향상된 접속 신뢰성으로 게이트 하우징(130)에 용이하게 부착되거나 게이트 하우징(130)으로부터 제거될 수 있는 장점이 있다. 전술한 것과 동일한 구조를 갖는 모듈 커넥터는 기능부(104)에서 구성될 수 있다. 모듈 포트(134) 및 모듈 커넥터(142)는 암 커넥터(female connector) 및 수 커넥터(male connector)에 의해 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 게이트 하우징(130)은 스위치 박스(102)에 직접 고정된다. 필요하다면, 게이트 하우징(130)은 도 26에 도시된 바와 같이, 부착 부재(175)를 통해 스위치 박스(102)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 이 부착 부재(175)는 윈도우 구멍(177)을 갖는 직사각형 프레임(176)에 의해 구성된다. 이 경우, 게이트 하우징(130)의 전방부를 윈도우 구멍(177)에 끼우고, 그 다음, 게이트 하우징의 양쪽에 형성된 후크(hook)(도시하지 않음)를 직사각형 프레임(176)에 계합함으로써, 게이트 하우징(130)이 부착 부재(175) 상에 장착된다. 게이트 하우징(130)을 그 위에 장착하는 부착 부재(175)는 고정 나사의 이용에 의해 스위치 박스(102)에 고정된다. 다른 방안으로서, 게이트 하우징(130)은 스위치 박스(102)를 이용하지 않고 전용 클램프(clamp)를 이용하여 벽면에 직접 고정될 수 있다.

기능부(104)는 기저부(103)를 통해 기능부(104)에 공급되는 전력을 이용하거나, 기저부(103)를 통한 기능부(104) 및 정보선(Ls) 사이의 정보 신호의 상호 통신을 이용하여 희망하는 기능을 제공하도록 설계된다. 예를 들어, 천장 근처의 높은 위치에서 벽면에 장착된 기저부(103)에 기능부(104)가 접속되는 경우, 조명 장치의 후크(hook)를 갖는 플러그(plug)를 수납하는 보관 기능이나, 움직임 센서, 온도 센서 및 감시 카메라와 같은 보안 기능이나, 스피커와 같은 음향 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 기능부(104)가 이용자에 의해 용이하게 동작될 수 있는 중간 높이에서 벽면에 장착된 기저부(103)에 기능부(104)가 접속되는 경우, 조명 장치를 온/오프(on/off)시키는 스위치 기능이나, 에어컨 장비와 같은 전자 기기를 위한 제어 기능이나, 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 기능이나, 타이머 기능을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 인터컴 장치는 중간 높이에서 기능부(104)의 하나로서 기저부(103)에 접속되는 것이 바람직하다. 또한, 바닥 근처의 낮은 위치에서 벽면 에 장착된 기저부(103)에 기능부(104)가 접속되는 경우, 전기 진공 청소기와 같은 전자 기기의 플러그를 수납하기 위한 보관 기능이나, 스피커와 같은 음향 기능이나, 풋라이트(footlight) 기능을 가지는 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 27에 도시된 바와 같이, 기능부(104)의 기능 섹션(181)이 스위치에 의해 구성되는 경우, 스위치를 동작시킴으로써 얻어지는 동작 데이터는 I/O 인터페이스(189)를 통해 CPU와 같은 처리 섹션(188)으로 송신된다. 그 다음, 처리된 데이터는 예를 들어, 트랜시버 섹션(187)을 통해 적외선 원격 제어기(도시하지 않음)에 송신되므로, 제어대상 전자 기기는 적외선 원격 제어기로부터 방출된 원격 제어 신호를 수신함으로써 온/오프된다. 또한, 기능 섹션(181)이 센서에 의해 구성되는 경우, 센서에 의해 검출된 데이터는 정보 신호로서 정보선(Ls)으로 송신되고, 그 다음, 요구되는 통신기에 의해 이용자에게 통지된다.

도 23에 도시된 기저부(103)의 코어(core)(170) 주위에 감겨진 코일(172)은 비접촉 방식으로 전력을 기능부(104)에 공급하기 위한 전력 전송 수단으로서 이용된다. 즉, 기저부(103)의 코일(172)은 트랜스포머(transformer)의 1차측으로서 작동하는 전자기 결합부를 제공한다. 한편, 도 27에 도시된 바와 같이, 기능부(104)는 트랜스포머의 2차측으로서 작동하는, 코어(180) 주위에 감겨진 코일(182)로 구성된 전자기 결합부를 가진다. 그러므로, 기저부(103) 및 기능부(104) 사이에 전자기 결합을 구성함으로써, 기저부(103)로부터 기능부(104)로 전력을 공급하기 위한 낮은 AC 전압이 기능부(104)의 코일(182)에서 유도될 수 있다. 이와 유사하게, 전자기 결합부(X2)는 전자기 결합부(X1)의 반대쪽에 형성되고, 기능부 사이의 접속을 행하기 위해 이용된다. 이 실시예에서는, 상용 AC 전압보다 더 높은 주파수를 갖는 낮은 AC 전압이 AC/AC 변환기(160)에 의해 얻어지므로, 트랜스포머로서 이용되는 전자기 결합부가 소형화될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 도 23에 도시된 기저부(103)의 발광 소자(LED)(164)는 정보 신호인 광 신호를 기능부(104)에 비접촉 방식으로 전송하기 위해 이용된다. 한편, 도 27에 도시된 바와 같이, 기능부(104)가 기저부(103)에 접속될 때, 발광 소자(164)가 수광 소자(186)와 면대면 관계(face-to-face relation)에 있도록, 수광 소자(PD)(186)가 기능부(10)에 배치된다. 이와 유사하게, 정보 신호인 광 신호를 기능부(104)로부터 기저부(103)로 전송하기 위하여, 기능부(104)는, 기능부(104)가 기저부(103)에 접속될 경우에 수광 소자(PD)(166)와 면대면 관계로 배치되는 발광 소자(LED)(184)를 가진다. 이에 따라, 기저부(103) 및 기능부(104)의 각각은 광 결합부로서 E/O 변환기(163, 183) 및 O/E 변환기(165, 185)의 쌍을 가지며, 그 사이에서 정보 신호의 상호 통신을 비접촉 방식으로 가능하게 한다.

도 23에 도시된 바와 같이, 전력을 공급하기 위해 이용되는 전자기 결합부(X)와, 정보 신호의 상호 통신에 이용되는 광 결합부(Y)는 일정한 거리만큼 서로 이격되도록 기저부(103)의 측면에 배치된다. 전자기 결합부(X) 및 광 결합부(Y)의 배치 및 형상은 기능부(104) 사이에서 기저부(103)를 공유 가능하도록 표준화(또는 규격화)되어 있다. 또한, 도 27에 도시된 바와 같이, 전자기 결합부(X) 및 광 결합부(Y)의 쌍은 기능부(104)의 양쪽의 각각에 형성될 수 있다. 즉, 기능부(104)의 한 쪽(예를 들어, 좌측)에 형성된 광 결합부(Y1)는 상측에 위치된 수광 소자(186) 및 하측에 위치된 발광 소자(184)로 구성되고, 기능부(104)의 반대쪽(예를 들어, 우측)에 형성된 광 결합부(Y2)는 상측에 위치된 발광 소자(194) 및 하측에 위치된 수광 소자(196)로 구성된다. 이 경우, 기저부(103)는 기능부(104)의 한 쪽에 접속되고, 본 발명의 또 다른 기능부 또는 인터컴 장치는 기능부(104)의 다른 쪽에 접속될 수 있으므로, 배선 시스템의 확장 가능성을 더욱 향상시키는 장점이 있다.

도 28에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 인터컴 장치(101)는 기저부(103)에 접속될 수 있다. 또한, 이 실시예의 인터컴 장치(101)의 내부 구성요소는 도 29에 도시되어 있다. 도 27의 기능부(104)와의 비교를 통해 이해되는 바와 같이, 도 29의 인터컴 장치(101)는 기능 섹션(181)으로서 도 2에 도시된 인터컴 장치의 구성요소를 갖는 기능부와 실질적으로 동일하다.

이 인터컴 장치(101)는 전술한 기능부(104) 및 기저부(103) 뿐만 아니라 규격화된 커넥터를 가지므로, 기저부(103) 및 기능부(104)와의 희망하는 조합에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 30에서 화살표 ①에 의해 도시된 바와 같이, 인터컴 장치(101)는 기저부(103)에 접속되는 타이머 기능을 갖는 기능부(104)에 접속될 수 있다. 다른 방안으로서, 도 30의 화살표 ②에 의해 도시된 바와 같이, 인터컴 장치(101)는 그 한 쪽이 기저부(103)에 접속될 수 있다. 이 때, 타이머 기능을 갖는 기능부(104)는 인터컴 장치(101)의 다른 쪽에 접속될 수 있다. 이에 따라, 다양한 기능을 갖는 기능부(104) 및 인터컴 장치(101)의 레이아웃(layout)은 이용자의 필요에 따라 높은 자유도로 변경될 수 있다는 현저한 장점이 있다.

또한, 인터컴 장치(101)가 적어도 하나의 기능부(104)와 관련하여 동작되는 경우, 이 실시예의 배선 시스템은 통신 기능에 추가하여 더 높은 순위의 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터컴 장치(101)가 기저부(103) 중의 하나에 접속되고, 센서 기능(예를 들어, 움직임 센서 또는 화재 센서)을 갖는 기능부(104)가 적당한 장소에 배치되는 기저부(103) 중의 또 다른 하나에 접속되는 경우, 인터컴 장치(101)는 기능부로부터 경보 신호를 수신함으로써 경보 음향을 출력할 수 있다. 그러므로, 이 경우의 인터컴 장치(101)는 통신 기능 뿐만 아니라 재난 또는 범죄 방지를 위한 경보 발생 기능을 가진다. 또한, 경보 음향을 발생시키기 위한 스피커를 개별적으로 준비하는 것이 필요하지 않으므로, 전체적으로 배선 시스템의 비용 효율의 향상을 달성하는 추가적인 장점이 있다.

다음으로, 기저부(103) 및 기능부(또는 인터컴 장치(101)) 사이를 기계적으로 결합하기 위한 수단을 설명한다.

예를 들어, 도 31에 도시된 기저부(103)는 게이트 하우징(135)의 전면에 분리 가능하게 부착되는 장식 커버(112)와, 게이트 하우징의 상부 하부에 형성되는 수평 안내 레일(114)을 가진다. 도면 번호 115는 안내 레일(114)의 세로 방향으로 실질적으로 중심 위치에 형성된 스토퍼 벽(stopper wall)을 나타낸다. 한편, 도 32의 (A) 내지 도 31의 (C)에 도시된 바와 같이, 기능부(104)(또는 인터컴 장치(101))는, 그 상측 및 하측의 양쪽에 형성되는, 연결 부재(150)를 그 안에 수납하기 위한 오목부(128)와, 오목부(128)에서 연장되는 수평 안내 레일(124)과, 기능부(104)의 상부 단부 및 하부 단부에서 축에 의해 지지되는 커버 부재(126)를 가진다. 또한, 도 32의 (D)에 도시된 바와 같이, 연결 부재(150)는 수평 안내 레 일(114, 124)이 슬라이드 가능하게 끼워질 수 있는 홈(152)을 가진다.

이 경우, 장식 커버(112)는 기저부(103)의 게이트 하우징(135)으로부터 먼저 제거된다. 그 다음, 기저부(103)의 전자기 결합부(X) 및 광 결합부(Y)는 기능부(104)(또는 인터컴 장치(101))의 전자기 결합부(X1) 및 광 결합부(Y1)에 접속된다. 다음으로, 도 33에서 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 커버 부재(126)가 개방되고, 연결 부재(150)는 안내 레일(124)을 따라 슬라이드 된다. 연결 부재(150)의 슬라이드 이동은 연결 부재(150)가 스토퍼 벽(115)과 접속할 때까지 수행된다. 그 결과, 연결 부재(150)는 연결 부재(150)의 약 절반의 길이에 걸쳐 기저부(103)의 안내 레일(114)에 계합된다. 한편, 연결 부재(150)의 나머지 부분은 여전히 기능부(104)(또는 인터컴 장치(101))의 안내 레일(124)에 계합된다. 이에 따라, 연결 부재(150)를 기저부(103) 및 기능부(104)의 양쪽에 계합시킴으로써, 기저부(103)는 기능부(104)(또는 인터컴 장치(101))와 기계적으로 결합될 수 있다. 최종적으로, 장식 커버(112)가 기저부(103)에 부착되고, 커버 부재(126)는 폐쇄된다.

결합 수단에 따르면, 연결 부재(150)가 장식 커버(112) 및 게이트 하우징(135) 사이에 유지되므로, 연결 부재(150)의 우발적인 탈락을 방지하고, 그 미감을 손상시키지 않으면서 그 사이의 안정적인 기계적 접속을 얻는 것이 가능하다. 또한, 연결 부재(150)는 기능부(104)(또는 인터컴 장치(101))의 오목부(128)에 항상 수납되므로, 연결 부재(150)의 손실 우려가 없다. 또한, 이 결합 수단은 기능부(104) 사이, 또는 기능부(104) 및 인터컴 장치(101) 사이를 기계적으로 결합하는 경우에 통상적이다.

배선 시스템에서 이용 가능한 정보 신호 전송 방법으로서, 기저대역 전송 또는 광대역 전송이 이용될 수 있다. 또한, 프로토콜은 특정한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터컴 장치 사이의 상호 통신을 행하기 위하여, 음향 및 시각 정보 신호가 JT-H232에 따라 송신 및 수신될 수 있다. 제어 시스템에서는, 동작 데이터에 따라 1:1 또는 1:N의 제어 비율로 제어가 수행될 수 있는 브로드캐스트(broadcast) 또는 유니캐스트(unicast)를 위한 라우팅 프로토콜을 이용하는 것도 바람직하다. 다른 방안으로서, 기저부 사이에서 이용되는 프로토콜은 기저부에 접속된 기능부 또는 인터컴 장치에서 이용되는 프로토콜과 상이할 수 있다. 이 경우, 기저부에 의해 프로토콜 변환이 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시예의 배선 시스템은 건물 구조물에 설치된 정보선 및 전력선의 양쪽을 이용하는 것이 필수적이다. 이 실시예의 변형예로서, 전력선 반송 통신이 배선 시스템에서 이용될 수 있다.

즉, 이 변형예에 따른 배선 시스템은 건물 구조물에 전력선만을 설치하는 것이 필수적이다. 그러므로, 기저부는 전력선에만 접속된다. 한편, 기저부, 기능부 및/또는 인터컴 장치는 전력선 반송 통신 방식에서 정보 신호를 송신 및 수신하기 위한 트랜시버부를 가질 필요가 있다. 예를 들어, 트랜시버부가 기저부에 구성될 경우, 그 위에서 정보 신호를 반송하는 전력은 기저부에 의한 전력 전송 및 정보 신호 전송과 분리된다. 그러므로, 상기 실시예의 배선 시스템에서 이용되는 동일한 기능부 및 인터컴 장치도 이 전력선 반송식 배선 시스템에서 이용 가능하다.

다른 방안으로서, 도 34에 도시된 바와 같이, 트랜시버부가 인터컴 장 치(101)에 구성될 수 있다. 이 경우, 인터컴 장치는 전력선 반송식 커넥터(Z)에 의해 기저부 및/또는 기능부에 분리 가능하게 접속된다. 또한, 인터컴 장치는, 전력선에 의해 반송되는 정보 신호를 수신하고 전력선을 통해 정보 신호를 송신하기 위한 PLC 모뎀(210)과, PLC 모뎀에 접속된 처리 섹션(220)과, 처리 섹션 사이의 I/O 인터페이스(230)와, 인터컴 기능을 제공하기 위한 기능 섹션(240)을 포함한다. 전력선 반송 통신을 위한 변조 방법으로서, 예를 들어, 광대역 스펙트럼 확산 모델(broad spectrum diffusion model), 멀티 캐리어 모델(multi carrier model) 또는 직교주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 모델을 이용하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 전방 공기 챔버에 배치된 제1마이크로폰은 스피커의 음성 출력을 효율적으로 수신하고, 제1마이크로폰의 출력은 신호 처리부에서 효율적으로 이용되어 스피커의 음성 출력에 대응하는 신호 성분을 제2마이크로폰의 출력으로부터 제거한다. 그러므로, 하울링 방지 효과를 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 제1마이크로폰 및 제2마이크로폰 사이의 거리가 짧아지므로, 인터컴 장치가 소형화될 수 있다. 또한, 상기 실시예에서 설명된 바와 같이, 인터컴 장치는 양호한 기능 확장성을 갖는 배선 시스템에 적합하다.

그러므로, 본 발명은 인터컴 장치는 차세대 배선 시스템의 구성요소 중의 하나로서, 인터컴 장치의 수요를 더욱 증가시킬 것으로 기대된다.

Claims (19)

1. 하우징;

   스피커의 전면 및 상기 하우징의 내면에 의해 둘러싸인 공간으로서 전방 공기 챔버(front air chamber)가 정의되고, 스피커의 후면 및 상기 하우징의 내면에 의해 둘러싸인 공간으로서 후방 공기 챔버(rear air chamber)가 정의되도록 상기 하우징에 수납되는 스피커;

   집음면(sound receiving surface)이 상기 전방 공기 챔버와 대향하도록 배치되는 제1마이크로폰;

   집음면이 상기 하우징의 외부와 대향하도록 배치되는 제2마이크로폰; 및

   상기 스피커의 오디오 출력이 상기 제2마이크로폰에 의해 수집되는 경우, 상기 제1마이크로폰의 출력 신호를 이용하여, 상기 제2마이크로폰의 출력 신호로부터 상기 스피커의 오디오 출력에 대응하는 신호 성분(signal component)을 제거하도록 구성되는 신호 처리부

   를 포함하는 인터컴 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 후방 공기 챔버는 상기 스피커의 후면 및 상기 하우징의 내면에 의해 밀폐된(hermetically-sealed) 공간인 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1마이크로폰은 상기 제1마이크로폰의 집음면이 상기 스피커의 진동판(diaphragm)과 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1마이크로폰 및 상기 제2마이크로폰은 동일한 회로 기판 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1마이크로폰의 집음면이 상기 전방 공기 챔버와 대향하고 상기 제2마이크로폰의 집음면이 상기 하우징의 외부와 대향하도록, 상기 회로 기판은 상기 하우징의 외부 표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 인터컴 장치는 음향 관(acoustic tube)을 더 포함하고,

   상기 음향 관는, 일단에는 상기 후방 공기 챔버와 통하는 개구(opening)를 가지고 타단에는 폐쇄 단부(closed end)를 가지는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 음향 관은, 상기 스피커의 오디오 출력의 음압 레벨의 증가가 필요한 희망하는 주파수 및 음속을 고려하여 결정되는 파장의 1/4의 홀수 배의 관 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상이한 관 길이를 가지는 복수의 음향 관을 더 포함하고,

   각각의 상기 음향 관은 그 하나의 단부에서 상기 후방 공기 챔버와 통하는 개구를 가지고 다른 단부에서 폐쇄 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 음향 관은, 유한 배플(infinite baffle) 상에 장착될 것으로 추정되는 상기 스피커의 최저 공진 주파수(lowest resonant frequency)와 동일한 주파수와, 상기 음향 관이 없는 상기 후방 공기 챔버 상에 장착되는 상기 스피커의 최저 공진 주파수 사이의 공진 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 음향 관은 상기 후방 공기 챔버의 내면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 음향 관의 개구에 배치되는 흡음재(sound absorbing material)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터컴 장치.
13. 제 1 항에 기재된 인터컴 장치를 이용하는 배선 시스템으로서,

    전력과 정보 신호를 전송하기 위하여 건물 구조물 내에 설치된 적어도 하나의 전송선과, 상기 건물 구조물의 벽면에 장착되고 상기 전송선에 접속되도록 하는 용도로 각각 구비된 복수의 기저부를 포함하고,

    상기 인터컴 장치는 상기 기저부의 각각에 형성되는 제2커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 제1커넥터를 가지고,

    상기 제1커넥터가 상기 기저부 중의 하나의 상기 제2커넥터에 접속되는 경우, 상기 전송선을 통해 제공되는 정보 신호는 상기 스피커로부터 오디오 신호로서 출력되고, 상기 신호 처리부의 출력은 상기 전송선을 통해 송신되도록 상기 인터컴 장치가 기능하는, 배선 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 기저부 중의 하나를 통해 상기 전송선에 접속되도록 하는 용도로 구비 되는 기능부를 더 포함하고, 상기 기능부는 상기 기저부의 상기 제2커넥터 중의 하나에 분리 가능하게 접속 가능한 제3커넥터와, 상기 인터컴 장치에 형성된 확장 커넥터를 가지고,

    상기 기능부의 상기 제3커넥터가 상기 기저부의 상기 제2커넥터에 접속되는 경우, 또는 상기 인터컴 장치의 상기 제1커넥터가 상기 기저부의 상기 제2커넥터에 접속되고 상기 기능부의 상기 제3커넥터가 상기 인터컴 장치의 상기 확장 커넥터에 접속되는 경우, 상기 기능부는, 상기 전송선을 통해 제공되는 전력을 공급하기 위한 기능과, 상기 전송선을 통해 제공되는 정보 신호를 출력하는 기능과, 상기 전송선을 통해 정보 신호를 송신하는 기능 중에서 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1커넥터 및 상기 제3커넥터는 형상 및 배치가 규격화되어 있고, 상기 제2커넥터 및 상기 확장 커넥터는 상기 제1커넥터 및 상기 제3커넥터의 규격화에 대응하여 형상 및 배치가 규격화되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 기저부 중의 하나를 통해 상기 전송선에 접속되도록 하는 용도로 구비되는 기능부를 더 포함하고,

    상기 기능부는 상기 기저부의 상기 제2커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 제3커넥터와, 상기 인터컴 장치의 상기 제1커넥터에 분리 가능하게 접속 가능한 확장 커넥터를 가지고,

    상기 기능부의 상기 제3커넥터가 상기 기저부의 상기 제2커넥터에 접속되고, 상기 기능부의 상기 확장 커넥터가 상기 인터컴 장치의 상기 제1커넥터에 접속되는 경우, 상기 기능부는, 상기 기저부를 통해 상기 전송선으로부터 제공되는 전력을 공급하기 위한 기능과, 상기 기저부를 통해 상기 전송선으로부터 제공되는 정보 신호를 출력하는 기능과, 상기 기저부를 통해 정보 신호를 상기 전송선으로 송신하는 기능 중에서 적어도 하나를 제공하고, 상기 기저부 및 상기 기능부를 통해 상기 전송선으로부터 제공되는 정보 신호가 상기 스피커 유닛으로부터 오디오 정보로서 출력되고, 상기 신호 처리부의 출력은 상기 기저부 및 상기 기능부를 통해 상기 전송선으로 출력되도록 상기 인터컴 장치가 동작하는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 제1커넥터 및 상기 제3커넥터는 형상 및 배치가 규격화되어 있고, 상기 제2커넥터 및 상기 확장 커넥터는 상기 제1커넥터 및 상기 제3커넥터의 규격화에 대응하여 형상 및 배치가 규격화되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.
18. 제 13 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2커넥터는 상기 기저부 및 상기 인터컴 장치 사이에서 전자기 결합에 의해 전력 전송을 제공하는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.
19. 제 13 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2커넥터는 상기 기저부 및 상기 인터컴 장치 사이에서 광 결합(optical coupling)에 의하여 신호 전송을 제공하는 것을 특징으로 하는 배선 시스템.

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